JP4506799B2 - Exhaust device for internal combustion engine for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両用内燃機関の排気装置、特に車両に搭載された多気筒内燃機関の排気ガスを分岐管により一方及び他方の消音器に分流させて排気するようにした車両用内燃機関の排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle, and more particularly, to an exhaust gas for an internal combustion engine for a vehicle in which exhaust gas from a multi-cylinder internal combustion engine mounted on the vehicle is divided into one and the other silencer by a branch pipe. Relates to the device.
近時、車両用内燃機関の排気装置においては、消音器の容量を大きくし易く、デザイン性にも優れていることから、排気管の下流側で排気管を左右に分岐させてそれぞれの分岐管に消音器を装着し、車両後部の左右の排気口から排気させるいわゆる2本出しの排気方式を採用しているものがある。 Recently, in an exhaust system for an internal combustion engine for a vehicle, since the capacity of the silencer is easy to increase and the design is excellent, the exhaust pipe is branched to the left and right at the downstream side of the exhaust pipe. There are some which employ a so-called two-exhaust exhaust system in which a silencer is attached to the rear and exhausted from the left and right exhaust ports at the rear of the vehicle.
従来のこの種の車両用内燃機関の排気装置としては、例えばV型エンジン(内燃機関)の一対のバンクからの排気管をいったん一本に合流させて触媒装置およびプリマフラを通し、プリマフラ通過後の排気ガスを分岐管により左右のリヤマフラに分流させて消音するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional exhaust device for this type of vehicle internal combustion engine, for example, exhaust pipes from a pair of banks of a V-type engine (internal combustion engine) are once joined together and passed through a catalyst device and a pre-muffler, An exhaust gas that is diverted to the left and right rear mufflers by a branch pipe and silenced is known (see, for example, Patent Document 1).
また、エンジンの作動中のロール振動を遮断するため、左右の排気経路の上流側部分に前後の排気管の相対的な揺動を許容するボールジョイント(球面管継手)を装着し、それ以外の振動変位を吸収すべく一方のボールジョイントの直後にフレキシブルパイプを装着したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上述のような従来の車両用内燃機関の排気装置にあっては、排気管の下流側を分岐管により左右のリヤマフラに分流させて消音する場合に、左右の排気バランス(均等な排気量と同様な排気音)を考慮してほぼ同様な分岐管(枝管)の形状とされるため、比較的大きな質量を有する左右のリヤマフラおよび分岐管がそれらの分岐点で振動が重なり合う位相で振動し易かった。そのため、特定の振動周波数領域、例えばアイドル振動域において、左右のリヤマフラおよび分岐管の略同位相の振動が強め合って車体側に伝わり、運転者座席付近の車室内フロア等に乗員に不快な振動が生じてしまうという問題があった。特に、V型横置きエンジンのように前後の排気マニホールドに接続されるフロントパイプが不等長となる場合、それらの下流端部側のボールジョイントの配置に制約が多いこともあってエンジンの振動も伝達され易く、例えば6気筒エンジンの30Hz〜40Hzのアイドル振動域にて運転者の足下のフロアに振動が生じ易く、それが左右のリヤマフラおよび分岐管側からの振動伝達によって顕著になってしまうという問題があった。 However, in the conventional exhaust system for a vehicle internal combustion engine as described above, when the downstream side of the exhaust pipe is diverted to the left and right rear mufflers by the branch pipe, the left and right exhaust balance (equal exhaust amount) Therefore, the left and right rear mufflers and branch pipes with a relatively large mass vibrate at the phase where the vibrations overlap. It was easy. For this reason, in a specific vibration frequency range, for example, the idle vibration range, vibrations of the left and right rear mufflers and branch pipes are intensified and transmitted to the vehicle body side, causing uncomfortable vibration on the passenger compartment floor near the driver's seat. There was a problem that would occur. In particular, when the front pipes connected to the front and rear exhaust manifolds are unequal in length, such as a V-type horizontal engine, there are many restrictions on the arrangement of the ball joints on the downstream end side, and the engine vibration is also reduced. For example, vibration is likely to occur on the floor under the driver's feet in an idle vibration range of 30 Hz to 40 Hz of a 6-cylinder engine, which becomes noticeable due to vibration transmission from the left and right rear mufflers and the branch pipe side. There was a problem.
そこで本発明は、一方および他方の消音器に分流排気する排気構造に起因して乗員に不快な振動が生じるのを防止することができる車両用内燃機関の排気装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle that can prevent unpleasant vibrations from being generated in an occupant due to an exhaust structure that diverts and exhausts air to one and the other silencer. .
本発明に係る車両用内燃機関の排気装置は、上記目的達成のため、(1)車両に搭載される内燃機関の排気管を該排気管中の分岐点より下流側の一方の分岐管と他方の分岐管とに分岐させ、前記一方の分岐管に一方の消音器を、前記他方の分岐管に他方の消音器をそれぞれ装着した車両用内燃機関の排気装置において、前記一方の分岐管と前記他方の分岐管とのうちいずれか一方の分岐管に装着された消音器より上流側で該いずれか一方の分岐管の部分的な曲げを許容する管継手を設けて、前記一方の分岐管と前記他方の分岐管とが特定の振動周波数領域で加振されるとき両分岐管の振動が前記分岐点で打ち消し合うように、前記一方の分岐管と前記他方の分岐管との曲げ剛性および質量のうち少なくとも一方を相違させたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust system for an internal combustion engine for a vehicle according to the present invention includes: (1) one exhaust pipe downstream of a branch point in the exhaust pipe and the other exhaust pipe of the internal combustion engine mounted on the vehicle; It is branched into a branch pipe, one of the muffler to the branch pipes of the one, in the exhaust system of the second branch pipe to the other muffler respectively mounted to the vehicle internal combustion engine, and the one branch pipe the A pipe joint that allows partial bending of one of the branch pipes upstream of the silencer mounted on one of the other branch pipes, and the one branch pipe; Bending rigidity and mass of the one branch pipe and the other branch pipe so that the vibrations of both branch pipes cancel each other at the branch point when the other branch pipe is vibrated in a specific vibration frequency region. Characterized in that at least one of them is different
この構成により、内燃機関の運転中に爆発行程を経た気筒から順次排気がなされると、消音器を装着した一方の分岐管と他方の分岐管とが排気管内の排気圧の脈動等によって加振されるが、特定の振動周波数領域では一方の分岐管と他方の分岐管との振動が分岐点で打ち消し合うようこととなり、分岐点より上流側での振幅が抑えられ車体側への振動伝達が抑制される。したがって、特定の振動周波数領域で一方および他方の消音器に分流排気する排気構造に起因して乗員に不快な振動が生じることが防止されることになる。なお、曲げ剛性および質量のうち少なくとも一方を相違させることにより、一方の分岐管と他方の分岐管とが特定の振動周波数領域で加振されるとき両分岐管の振動が分岐点で打ち消し合うように、それぞれの共振周波数を設定して特定の振動周波数領域での両分岐管の振動の位相をずらすことができる。 With this configuration, when exhaust is sequentially performed from a cylinder that has undergone an explosion stroke during operation of the internal combustion engine, one branch pipe equipped with a silencer and the other branch pipe are vibrated by pulsation of exhaust pressure in the exhaust pipe, etc. However, in a specific vibration frequency range, the vibrations of one branch pipe and the other branch pipe cancel each other at the branch point, and the amplitude on the upstream side of the branch point is suppressed, and vibration transmission to the vehicle body side is suppressed. It is suppressed. Therefore, unpleasant vibrations are prevented from occurring in the passenger due to the exhaust structure that diverts and exhausts air to one and the other silencers in a specific vibration frequency region. In addition, by making at least one of the bending rigidity and the mass different, when the one branch pipe and the other branch pipe are vibrated in a specific vibration frequency region, the vibrations of both branch pipes cancel each other at the branch point. In addition, the respective resonance frequencies can be set to shift the vibration phases of both branch pipes in a specific vibration frequency region.
さらに、いずれか一方の分岐管の部分的な曲げを許容する管継手を設けることで、一方の分岐管と他方の分岐管との配置や排気管路長を略同等にしながらも、両分岐管の共振周波数および振動モードを特定の振動周波数領域でほぼ逆位相で振動するよう異ならせることが容易にでき、車体側への振動伝達をより有効に抑制できる。しかも、管継手部分の曲げ剛性を調整することで、それを装着した分岐管の共振周波数を容易に調整することができる。 Furthermore, by providing a pipe joint that allows partial bending of one of the branch pipes, the arrangement of one branch pipe and the other branch pipe and the length of the exhaust pipe line are made substantially equal, while both branch pipes are The resonance frequency and the vibration mode can be easily varied so as to vibrate almost in opposite phases in a specific vibration frequency region, and vibration transmission to the vehicle body side can be more effectively suppressed. In addition, by adjusting the bending rigidity of the pipe joint portion, it is possible to easily adjust the resonance frequency of the branch pipe on which the pipe joint is mounted.
上記(1)に記載の車両用内燃機関の排気装置は、(2)前記管継手が、前記いずれか一方の分岐管の一端側管部に設けられたシール部材と、前記いずれか一方の分岐管の他端側管部に設けられた係合部材と、前記シール部材を前記係合部材に付勢するよう前記一端側管部と前記他端側管部との間に介在するばね要素と、を含み、前記係合部材を前記シール部材に接触させた状態で前記一端側管部と前記他端側管部とを相対的に揺動可能に接続しているのが好ましい。 The exhaust apparatus for an internal combustion engine for a vehicle described in ( 1 ) above is: ( 2 ) the pipe joint is provided with a seal member provided on one end side pipe portion of the one of the branch pipes, and either one of the branches. An engagement member provided on the other end side tube portion of the tube, and a spring element interposed between the one end side tube portion and the other end side tube portion so as to bias the seal member to the engagement member; It is preferable that the one end side pipe part and the other end side pipe part are relatively pivotably connected in a state where the engagement member is in contact with the seal member.
この構成により、管継手部分での排気ガスの漏れをシール部材により防止しつつ、いずれか一方の分岐管の一端側管部と他端側管部とを所要の曲げ剛性で相対的に揺動可能にすることができる。 With this configuration, the one end side pipe part and the other end side pipe part of either one of the branch pipes are relatively swung with the required bending rigidity while preventing leakage of exhaust gas at the pipe joint part by the seal member. Can be possible.
上記(2)に記載の車両用内燃機関の排気装置は、さらに、(3)前記係合部材と前記シール部材とが球面接触し、前記いずれか一方の分岐管の部分的な曲げが任意の方向に可能であるのがより好ましい。 In the exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle described in ( 2 ) above, ( 3 ) the engagement member and the seal member are in spherical contact, and any one of the branch pipes is arbitrarily bent More preferably it is possible in the direction.
この構成により、分岐管や消音器の取付け姿勢の自由度が高まるとともに、管継手部分の確実なシールが可能になる。 With this configuration, the degree of freedom of the mounting posture of the branch pipe and the silencer is increased, and the pipe joint portion can be reliably sealed.
上記(1)に記載の車両用内燃機関の排気装置は、また、(4)前記管継手が、前記いずれか一方の分岐管の一端側管部と前記いずれか一方の分岐管の他端側管部との間に介在する可撓性管状部材からなるものであってもよい。 The exhaust system for an internal combustion engine for a vehicle described in ( 1 ) above, and ( 4 ) the pipe joint includes one end side pipe portion of the one of the branch pipes and the other end side of the one of the branch pipes. It may consist of a flexible tubular member interposed between the tube portion.
この構成によっても、管継手部分での排気ガスの漏れを防止しつつ、いずれか一方の分岐管の一端側管部と他端側管部とを所要の曲げ剛性で相対的に揺動可能にすることができる。 Even with this configuration, one end side pipe part and the other end side pipe part of either one of the branch pipes can be relatively swung with a required bending rigidity while preventing leakage of exhaust gas at the pipe joint part. can do.
上記(1)〜(4)のいずれに記載の車両用内燃機関の排気装置においても、(5)前記排気管が前記一方の分岐管と前記他方の分岐管とに分岐される分岐点より上流側の中間部で前記車両の車体側に支持されるとともに、前記一方の消音器と前記他方の消音器のそれぞれが前記車両の車体側に支持され、前記一方の分岐管および前記他方の分岐管が、前記中間部と前記一方および他方の消音器とによって支持されているのがよい。 ( 5 ) In the exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle according to any one of (1) to ( 4 ), ( 5 ) upstream from a branch point where the exhaust pipe branches into the one branch pipe and the other branch pipe. And the one silencer and the other silencer are supported on the vehicle body side of the vehicle, the one branch pipe and the other branch pipe. However, it is good that it is supported by the intermediate part and the one and the other silencers.
この構成により、一方の分岐管と他方の分岐管とがそれぞれの曲げ剛性に応じて振動可能な状態で支持されることになる。 With this configuration, one branch pipe and the other branch pipe are supported in a state where they can vibrate according to their respective bending rigidity.
本発明によれば、それぞれ消音器を装着した一方の分岐管と他方の分岐管との特定の振動周波数領域の振動がそれらの分岐点で打ち消し合い、車体側への振動伝達が抑制されるようにしているので、一方および他方の消音器に分流排気する排気構造に起因して乗員に不快な振動が生じるのを防止することができる車両用内燃機関の排気装置を提供することができる。しかも、一方の分岐管と他方の分岐管との配置や排気管路長を略同等にしながらも、両分岐管の共振周波数および振動モードを特定の振動周波数領域でほぼ逆位相で振動するよう異ならせることができ、車体側への振動伝達をより有効に抑制できるとともに、管継手部分の曲げ剛性を調整することで、それを装着した分岐管の共振周波数を容易に調整することができる。 According to the present invention, vibrations in a specific vibration frequency region between one branch pipe and the other branch pipe each equipped with a silencer cancel each other at those branch points so that vibration transmission to the vehicle body side is suppressed. Therefore, it is possible to provide an exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle that can prevent an unpleasant vibration from being generated in an occupant due to an exhaust structure that diverts and exhausts air to one and the other silencers. Moreover, while the arrangement of one branch pipe and the other branch pipe and the length of the exhaust pipe line are substantially equal, the resonance frequency and vibration mode of both branch pipes are different so as to vibrate in almost opposite phases in a specific vibration frequency region. The vibration transmission to the vehicle body side can be more effectively suppressed, and the resonance frequency of the branch pipe to which the pipe is attached can be easily adjusted by adjusting the bending rigidity of the pipe joint portion.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両用内燃機関の排気装置の概略構成を示す模式図であり、図2は、その車両用内燃機関の排気装置の排気管レイアウトを示す平面図、図3は、その一方の分岐管に装着される管継手の部分断面正面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an exhaust pipe layout of the exhaust device for the internal combustion engine for a vehicle. FIG. 3 is a partial cross-sectional front view of a pipe joint attached to one of the branch pipes.
図1および図2に示すように、本実施形態においては、車両用内燃機関であるエンジン11は、例えば横置きされたV型6気筒の多気筒内燃機関(詳細は図示しない)で構成され、図示しない左右のエンジンマウントおよび後方側のエンジンマウント15により車両1の図示しない車体に支持されており、3気筒ずつの一対のバンク11a、11bを有している。このエンジン11の両側に配置された排気マニホールド12、13は、図示しない締結部材によりバンク11a、11bに締結されており、エンジン11の各バンク11a、11bから排気マニホールド12、13内に排気ガスが排出されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, an
また、詳細は図示していないが、排気マニホールド12は、エンジン11の前方側のバンク11aに形成された第1気筒から第3気筒の排気ポートにそれぞれ接続する複数の排気導入部と、それら排気導入部を集合させる集合管部とを有しており、排気マニホールド13は、エンジン11の後方側のバンク11bに形成された第4気筒から第6気筒の排気ポートにそれぞれ接続する複数の排気導入部と、それら排気導入部を集合させる集合管部とを有している。
Although not shown in detail, the
本実施形態の車両用内燃機関の排気装置は、図2に示すように、排気マニホールド12、13を介してエンジン11からの排気ガスを導入する第1フロントパイプ21および第2フロントパイプ22を備えている。第1フロントパイプ21は、第2フロントパイプ22より管路長が長くなっており、排気マニホールド12の集合管部に接続されている。また、第1フロントパイプ21より管長が短い第2フロントパイプ22は、排気マニホールド13の集合管部に接続されている。
As shown in FIG. 2, the exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle according to this embodiment includes a first
第1フロントパイプ21および第2フロントパイプ22は合流点Aで合流し、フロントボールジョイント23を介してセンターパイプ24に接続されている。ここにいう合流とは、単に第1フロントパイプ21および第2フロントパイプ22から1本のセンターパイプ24への機械的な連結構造を意味するものであり、第1フロントパイプ21および第2フロントパイプ22内を流れる排気ガスは、例えばセンターパイプ24内において左右の排気経路に分割されたまま流れるようにしてもよい。すなわち、センターパイプ24は、内部に左右の排気経路を区画・分離する図示しない仕切り板を有する、いわゆるデュアル排気管で構成することができる。第1フロントパイプ21および第2フロントパイプ22内を流れる排気ガスが合流点Aで合流して混じり合い、センターパイプ24内に形成される単一の排気管路中を一緒に流れるようにすることができることはいうまでもない。
The first
センターパイプ24には、フロントボールジョイント23の直後に排気浄化用の触媒装置25が装着されており、触媒装置25から所定の管路長を隔てる位置に比較的マフラ容量の小さいサブマフラ26が装着されている。これら触媒装置25およびサブマフラ26は公知のものである。なお、センターパイプ24は、触媒装置25に代えて別のサブマフラが装着されたものであってもよい。
A
センターパイプ24の下流側には、センターパイプ24の下流端部に例えばフランジ結合された接続管部31を有し、この接続管部31から左右一方の分岐管32と左右他方の分岐管33とに2股に分岐したリヤパイプ30が設けられている。なお、接続管部31をセンターパイプ24の下流端部にボールジョイント(例えば、特許文献2参照)等の振動遮断機構を介して結合することもできる。
On the downstream side of the
このリヤパイプ30は、フロントパイプ21、22およびセンターパイプ24と共に図2に全体形状を示す排気管20を構成するとともに、その排気管20中の分岐点Bより下流側で排気管20を一方の分岐管32と他方の分岐管33とに分岐させている。そして、一方の分岐管32には一方のメインマフラ36(消音器)が、他方の分岐管33には他方のメインマフラ37(消音器)が、それぞれ装着されている。
The
ここで、一方の分岐管32と他方の分岐管33とは、特定の振動周波数領域で加振されるときに両分岐管32、33の振動が分岐点Bで互いに打ち消し合うように、両分岐管32、33の曲げ剛性および質量のうち少なくとも一方が相違している。そして、これにより、一方の分岐管32と他方の分岐管33とがアイドル運転時の排気圧変動(脈動等)によって特定の振動周波数領域で加振されるときの両分岐管32、33の振動の位相をずらす構造となっている。
Here, the one
具体的には、一方の分岐管32に装着されたメインマフラ36より上流側には、一方の分岐管32の部分的な曲げを許容する管継手41が設けられている。そして、この管継手41の存在により、一方の分岐管32(消音器36を含む)の共振周波数および振動モードが、他方の分岐管33(消音器37を含む)の共振周波数および振動モードとは相違するものになり、乗員に不快なアイドル振動を生じる特定の振動周波数領域においては両分岐管32、33の振動の位相がほぼ逆位相にずれ、両分岐管32、33の振動が分岐点Bで互いに打ち消し合うことで上流側への振動伝達が抑制されるようになっている。
Specifically, a pipe joint 41 that allows partial bending of one
管継手41は、図3に示すように、いずれか一方の分岐管32の一端側管部32aに設けられたガスケット機能を持つシール部材42と、いずれか一方の分岐管32の他端側管部32bに設けられた係合部材43と、シール部材42を係合部材43に付勢するよう一端側管部と他端側管部との間に介在するばね要素44とを含んで構成され、振動遮断機能を併有している。そして、この管継手41は、係合部材43をシール部材42に接触させた状態で、一端側管部32aと他端側管部32bとを初期の姿勢に維持・復帰させる復帰力を付与しつつ相対的に揺動可能に接続している。
As shown in FIG. 3, the pipe joint 41 includes a
さらに、係合部材43は凹球面状の係合面を有し、シール部材42が球面状の係合面を有しているので、シール部材42と係合部材43は球面摺動接触しており、それにより、いずれか一方の分岐管32の部分的な曲げが任意の方向に可能となっている。
Further, since the
一方、排気管20は、一方の分岐管32と他方の分岐管33とに分岐される分岐点Bより上流側の接続管部31でセンターパイプ24に連結され、排気管20の中間部であるセンターパイプ24の両端部近傍の取付けブラケットm1、m2により図示しない車体側部材に支持されている。そして、一方のメインマフラ36と他方のメインマフラ37のそれぞれが取付けブラケットm3、m4によりを介して車体側部材に支持され、一方の分岐管32および他方の分岐管33が、センターパイプ24と一方および他方のメインマフラ36、37とによって支持されている。
On the other hand, the
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
エンジン11の運転中、エンジン11の両側の排気マニホールド12、13から第1フロントパイプ21及び第2フロントパイプ22に排気ガスが導入されると、両フロントパイプ21、22内を通った排気ガスはセンターパイプ24内で合流し、センターパイプ24内を通った排気ガスは、リヤパイプ30で再び左右一方および他方の分岐管32、33に分流された後、一方および他方のメインマフラ36、37によってそれぞれ消音され、メインマフラ36、37の排気出口36a、37aを通して大気中に放出される。
When the exhaust gas is introduced into the
この状態において、排気管20中には、エンジン11の所定の爆発順序に従ってエンジン11から順次高温の排気がなされ、排気管20内の排気圧力はエンジン11の回転に応じて変動する。したがって、エンジン11の運転時には、一方のメインマフラ36を装着した一方の分岐管32と、他方のメインマフラ37を装着した他方の分岐管33とが、排気管20内の排気圧の脈動等によって加振される。
In this state, high-temperature exhaust is sequentially performed from the
本実施形態では、アイドル振動域である特定の振動周波数領域において、一方の分岐管32と他方の分岐管33との振動の位相が相違し、分岐点Bで互いに打ち消し合うことから、両分岐管32、33の振動がセンターパイプ24を介して車体側に伝達されることが有効に抑制される。したがって、一方のメインマフラ36および他方のメインマフラ37に分流排気する排気構造に起因して特定の振動周波数領域で乗員に不快な振動が生じることが防止される。
In the present embodiment, in a specific vibration frequency region that is an idle vibration region, the vibration phases of one
また、一方の分岐管32と他方の分岐管33との配置や排気管路長を略同等にしながらも、両分岐管32、33の共振周波数や振動モードを、特定の振動周波数領域で両分岐管32、33がほぼ逆位相で振動するように設定することができ、左右の良好な排気バランスを担保しつつ、車体側への振動伝達をより有効に抑制できる。しかも、管継手41部分の曲げ剛性を調整することで、それを装着した分岐管32の共振周波数や特定振動周波数領域における振動の位相を容易に調整することができる。
Further, while the arrangement of the one
さらに、管継手41部分での排気ガスの漏れをシール部材42により防止しつつ、いずれか一方の分岐管32の一端側管部32aと他端側管部32bとを所要の曲げ剛性で相対的に揺動可能にすることができる。しかも、分岐管32、33やメインマフラ36、37の取付け姿勢の自由度が高まるとともに、管継手41の部分の確実なシールが可能になる。
Further, while preventing leakage of exhaust gas at the pipe joint 41 by the
また、一方の分岐管32と他方の分岐管33とがそれぞれの曲げ剛性に応じて振動可能な状態で車体側に支持されることになるので、上述のような分岐管32、33の分岐点Bにおける振動の打ち消しが十分に可能となり、乗員に不快な振動が生じることがより有効に防止される。
Further, since one
図4は、本発明の第1の実施の形態の構成を有する排気装置の低振動周波領域における振動伝達の特性図である。 FIG. 4 is a characteristic diagram of vibration transmission in the low vibration frequency region of the exhaust apparatus having the configuration of the first embodiment of the present invention.
図4(a)は、前述のような本実施形態の構成を有する排気装置を、車両1に搭載した一実施例の排気装置において、エンジン11を低回転域(1000rpm以下)で加速側に作動させたときに、車両前席(運転者足下)のフロアに生じる回転1次成分の上下振動の振動レベルを比較例と対比して示しており、図4(b)は、エンジン11のリヤマウント付近における回転3次成分の上下振動の振動レベルを比較例と対比して示している。なお、両図においては、この実施例における車両前席フロアに生じる振動レベルを実線で示しており、管継手41が無く、分岐管32に対応する1本の分岐管が設けられ、センターパイプとリヤパイプがボールジョイントで結合された比較例の排気装置を用いた場合に車両前席フロアに生じる振動レベルを点線で示している。また、この実施例では、4サイクル6気筒エンジンであるので、1回転に3気筒からの排気がなされ、例えば600rpmのエンジン回転であれば、排気管20内の排気圧は、ほぼ3×600(rpm)/60(sec)=30Hzの周波数で変動することになる。
FIG. 4 (a) shows an exhaust system according to an embodiment in which the exhaust system having the configuration of the present embodiment as described above is mounted on the vehicle 1, and the
図4(a)から明らかなように、比較例では550rpmから700rpmを多少超えるエンジン回転数領域(アイドル振動域を含む)において悪化していた回転1次成分の振動レベルが、本実施例では数dB低くなっており、アイドル振動の周波数領域である30Hz〜40Hzの範囲における車室内フロアの不快なアイドル振動が十分に抑制されることがわかる。 As is clear from FIG. 4A, the vibration level of the primary rotation component that deteriorated in the engine speed range (including the idle vibration range) slightly exceeding 550 rpm to 700 rpm in the comparative example is a number in this embodiment. It can be seen that dB is low, and unpleasant idle vibration on the vehicle interior floor in the range of 30 Hz to 40 Hz, which is the frequency region of idle vibration, is sufficiently suppressed.
また、図4(b)から明らかなように、回転3次成分の振動レベルについても、回転1次成分の場合とほぼ同傾向であり、回転1次成分の30Hz弱〜40Hzの範囲に相当する範囲で振動レベルが安定して下がっており、エンジン11やエンジンマウント15側からの振動も低減されることがわかる。したがって、排気管20側からエンジンマウント15を返したエンジン11側への揺り返しといったこともなく、主としてエンジン11側からと排気管20側からの振動伝達に起因して生じる運転者足下の不快なアイドル振動が十分に抑制されることがわかる。
Further, as is clear from FIG. 4B, the vibration level of the rotation third-order component is almost the same as that of the rotation first-order component, and corresponds to a range of slightly lower 30 Hz to 40 Hz of the rotation first-order component. It can be seen that the vibration level stably falls within the range, and vibration from the
このように、本実施形態では、それぞれメインマフラ36、37を装着した一方の分岐管32と他方の分岐管33との特定の振動周波数領域の振動がそれらの分岐点Bで互いに打ち消し合い、車体側への振動伝達が抑制されるように、両分岐管32、33の振動特性を相違させているので、一方および他方のメインマフラ36、37に分流排気する排気構造に起因して運転者足下の車室内フロア等に乗員に不快な振動が生じるのを防止することができる排気装置を提供することができる。
Thus, in the present embodiment, the vibrations in the specific vibration frequency region of the one
(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る車両用内燃機関の排気装置の概略構成を示す模式図である。なお、本実施形態は、全体構成において上述した第1の実施形態とほぼ同様であり管継手部分のみが相違するものであるので、同一または類似する部分については図5中において図1〜図3中の対応する構成要素と同一の符号で示し、相違点についてのみ詳述する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an exhaust device for a vehicle internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is substantially the same as the above-described first embodiment in the overall configuration, and only the pipe joint portion is different. Therefore, the same or similar portions are shown in FIGS. The same reference numerals are used for the corresponding components, and only the differences will be described in detail.
本実施形態においては、一方の分岐管32の曲げ剛性を他方の分岐管33の曲げ剛性と大きく相違させるための管継手として、一方の分岐管32の一端側管部32aと他端側管部32bとの間に介在する可撓性管状部材51が設けられており、この可撓性管状部材51は、例えば特開平5−1532号公報に記載されるような排気管用フレキシブルパイプあるいはステンレス製の公知の可撓性メタルチューブで構成されている。
In the present embodiment, as a pipe joint for making the bending rigidity of one
本実施形態においては、可撓性管状部材51によって一方の分岐管32の一端側管部32aと他端側管部32bとの間で排気ガスの漏れを防止しつつ、いずれか一方の分岐管32の一端側管部32aと他端側管部32bとを所要の曲げ剛性で相対的に揺動可能に接続するようになっている。したがって、メインマフラ36、37を装着した一方の分岐管32と他方の分岐管33との特定の振動周波数領域の振動が、分岐管32、33の分岐点Bで互いに打ち消し合い、車体側への振動伝達が抑制されるようにすることができ、上述の実施形態と同様な効果が期待できる。
In the present embodiment, the
なお、上述の各実施形態においては、一方の分岐管32と他方の分岐管33との曲げ剛性を相違させるために振動遮断機構として機能し得るような管継手41や可撓性管状部材51を使用するものとしたが、一方の分岐管の共振周波数や振動モードを他方側の分岐管と相違させるための管継手は、両分岐管の相対的な揺動を許容する他方式の管継手でもよい。また、上述の実施形態においては、V型6気筒エンジンを例に説明したが、本発明の車両用内燃機関の排気装置は、他のエンジン、例えば直列4気筒エンジンでそのアイドル振動域(20Hz〜25Hz)を特定の振動周波数領域とする場合にも適用することができ、例えばメインマフラ36、37や分岐管32、33の質量、あるいは管継手41の髷剛性を上述例とは異ならせることで、両分岐管32、33の振動の位相差を大きくすべき特定の振動周波数領域を適宜設定することができる。さらに、いずれの実施形態においても、分岐管32、33の曲げ剛性を大きく相違させるために管継手41あるいは可撓性管状部材51を車両1の右側の分岐管32に装着していたが、左右逆にして左側の分岐管33に装着してもよいことはいうまでもない。
In each of the above-described embodiments, the pipe joint 41 and the
以上説明したように、本発明は、それぞれ消音器を装着した一方の分岐管と他方の分岐管との特定の振動周波数領域の振動がそれらの分岐点で打ち消し合い、車体側への振動伝達が抑制されるようにしているので、一方および他方の消音器に分流排気する排気構造に起因して乗員に不快な振動が生じるのを防止することができる車両用内燃機関の排気装置を提供することができるという効果を奏するものであり、車両用内燃機関の排気装置、特に車両に搭載された多気筒内燃機関の排気ガスを分岐管により一方及び他方の消音器に分流させて排気するようにした車両用内燃機関の排気装置全般に有用である。 As described above, according to the present invention, vibrations in a specific vibration frequency region between one branch pipe and the other branch pipe each equipped with a silencer cancel each other at those branch points, and vibration transmission to the vehicle body side is achieved. Disclosed is an exhaust system for an internal combustion engine for a vehicle that can prevent unpleasant vibrations from occurring due to an exhaust structure that diverts and exhausts air to one and the other silencer. The exhaust device of an internal combustion engine for a vehicle, in particular, the exhaust gas of a multi-cylinder internal combustion engine mounted on the vehicle is divided into one and the other silencer by a branch pipe and exhausted. This is useful for exhaust systems for internal combustion engines for vehicles.
1 車両
11 エンジン(車両用内燃機関)
11a、11b バンク
12、13 排気マニホールド
15 エンジンマウント
20 排気管
21 第1フロントパイプ(排気管の上流部)
22 第2フロントパイプ(排気管の上流部)
23 フロントボールジョイント
24 センターパイプ(排気管の中間部)
25 触媒装置
26 サブマフラ
30 リヤパイプ(排気管の下流部)
31 接続管部
32 分岐管(一方の分岐管)
33 分岐管(他方の分岐管)
32a 一端側管部
32b 他端側管部
33 分岐管
36 メインマフラ(一方の消音器)
37 メインマフラ(他方の消音器)
36a、37a 排気出口
41 管継手
42 シール部材
43 係合部材
44 ばね要素
51 可撓性管状部材
1
11a,
22 Second front pipe (upstream part of exhaust pipe)
23 Front ball joint 24 Center pipe (middle part of exhaust pipe)
25
31
33 Branch pipe (the other branch pipe)
32a One end
37 Main muffler (other silencer)
36a,
Claims (5)
前記一方の分岐管と前記他方の分岐管とのうちいずれか一方の分岐管に装着された消音器より上流側で該いずれか一方の分岐管の部分的な曲げを許容する管継手を設けて、
前記一方の分岐管と前記他方の分岐管とが特定の振動周波数領域で加振されるとき両分岐管の振動が前記分岐点で打ち消し合うように、前記一方の分岐管と前記他方の分岐管との曲げ剛性および質量のうち少なくとも一方を相違させたことを特徴とする車両用内燃機関の排気装置。 An exhaust pipe of an internal combustion engine mounted on a vehicle is branched into one branch pipe and the other branch pipe downstream from a branch point in the exhaust pipe, and one silencer is connected to the one branch pipe, and the other In the exhaust system for an internal combustion engine for a vehicle, in which the other silencer is mounted on each of the branch pipes,
A pipe joint is provided that allows partial bending of one of the branch pipes upstream of the silencer mounted on one of the one branch pipe and the other branch pipe. ,
When the one branch pipe and the other branch pipe are vibrated in a specific vibration frequency region, the one branch pipe and the other branch pipe are so arranged that the vibrations of both branch pipes cancel each other at the branch point. An exhaust device for an internal combustion engine for a vehicle, wherein at least one of bending rigidity and mass is different from that of the internal combustion engine.
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